CN101200419A - 一种合成吐纳麝香的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工技术领域，具体是一种合成吐纳麝香的方法。该方法对异丙基甲苯为原料，在混合路易斯酸的催化作用下与烯烃环化，再在醚类溶剂中经过傅克酰基化反应，以接近85％的总产率得到纯度≥98％的吐纳麝香。本发明通过改进催化剂组成提高了环化的选择性和收率，通过筛选溶剂优化了傅克反应的条件。本方法与已有技术相比，具有条件温和，操作简单，所获产物纯度及收率高等特点。

Description

一种合成吐纳麝香的方法
技术领域
本发明属化工技术领域，具体涉及一种吐纳麝香的合成方法。
背景技术
吐纳麝香(tonalide)是一种具有萘满结构的人工合成麝香，其香质优良，香气优雅，留香持久，耐酸、碱，自然光照下不变色，扩散力强，对人体肌肤无刺激，与其它香料调和性好，是一种理想的香原料，广泛适用于化妆品、香水、烟草、香精和医药等领域，已成为最有发展前途的合成麝香产品之一。
吐纳麝香的化学名称是7-乙酰基-1，1，3，4，4，6-六甲基-1，2，3，4-四氢萘(简称AHMT)，通常由中间体1，1，3，4，4，6-六甲基-1，2，3，4-四氢萘(简称HMT)与乙酰氯或者乙酸酐等乙酰化试剂，在路易斯酸催化下经傅-克反应制得。
中间体HMT一般由对异丙基甲苯(对伞花烃，PCM)与2，3-二甲基-2-丁烯或2，3-二甲基-2-丁醇在酸性条件下(J.Org.Chem.1963，28，2248)，也可以与2，3-二甲基-1-丁烯(J.Org.Chem.1971，36，2042；JP 6340559)或3，3-二甲基-1-丁烯(Bull.Chem.Soc.Jpn.1993，66，125)在路易斯酸催化下，通过碳正离子重排制得，反应条件苛刻，反应选择性较差，反应产率一般在40-80％。
HMT与乙酰化试剂的傅-克反应常用三氯化铝等路易斯酸作为催化剂。常用的溶剂有：卤代烷烃，如二氯乙烷(J.Org.Chem.1963，28，2248)等，它们毒性较大；硝基苯(FR1392804)，缺点是沸点高，分离和回收困难；饱和烷烃和饱和环状烷烃(EP 561447)，由于产物容易与路易斯酸形成复合物，难溶于低极性的烷烃，因此常有沉淀析出，导致反应复杂。
发明内容
本发明的目的在于提出一种操作简便，条件温和，产率高的合成吐纳麝香新方法。
本发明方法以对异丙基甲苯(PCM)为原料，先制备中间体HMT，再经傅-克反应分两步合成吐纳麝香。本发明通过改进催化剂组成提高环化反应的选择性，通过筛选溶剂优化傅-克反应的条件，对已有合成方法加以改进。与已有合成技术相比，本发明方法具有条件温和，操作简单，收率高等特点。
其合成工艺路线如下：
Figure S2007101707804D00021
本发明的具体步骤为：
(1)制备中间体HMT：将原料对异丙基甲苯(PCM)与2，3-二甲基-1-丁烯(DMB)和叔丁基氯的溶液滴加到混合路易斯酸和溶剂的混合物中，2～3小时滴加完毕。室温下继续反应0.5～1小时，生成中间体HMT。反应温度为室温，一般不超过35℃。
其中PCM与DMB的摩尔比为1.5～5∶1；叔丁基氯与DMB的摩尔比为1.1～1.5∶1；所述混合路易斯酸是由路易斯酸和适量无机酸混合组成，无机酸与路易斯酸的重量比例为0.1～0.5∶1，路易斯酸可以是无水三氯化铝或无水氯化锌等，无机酸采用浓硫酸、磷酸或多聚磷酸等；所述溶剂以烷烃和芳香烃等烃类化合物为佳，如环己烷、苯，或其混合物。
(2)中间体HMT经分离纯化后进一步进行傅-克酰基化反应：在反应介质中加入路易斯酸，室温下依次滴加乙酰化试剂和HMT溶液，滴加完毕后继续搅拌直至反应完成，一般为1～3小时，最终得到目标产物吐纳麝香。
其中所述反应介质为为含杂原子取代基的化合物，如二氧六环、四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、N-甲基吡咯烷酮和六甲基磷酰三胺等，以醚类化合物为佳；路易斯酸为无水三氯化铝或无水氯化锌等，其用量为中间体HMT的1.1～1.5mol；乙酰化试剂采用乙酰氯，其用量为HMT的1.1～1.5mol。
本发明中以过量的PCM作为原料，也有兼作反应溶剂的功能。它与2，3-二甲基-1-丁烯的摩尔比例控制在1.5～5mol∶1mol的范围，以2～3∶1为佳。叔丁基氯的作用是它先在路易斯酸作用下产生叔丁基碳正离子。它随后与PCM通过质子迁移，生成对甲基苯基异丙基碳正离子，并与2，3-二甲基-1-丁烯(DMB)加成，经碳正离子重排，亲核加成，得到中间体HMT。反应中叔丁基氯略需过量，它与2，3-二甲基-1-丁烯的摩尔比通常控制在1.1～1.5∶1。
反应是在路易斯酸作用下进行的，常用的路易斯酸，如三氯化铝需在较低的温度(-10～10℃)反应，若提高温度会导致反应复杂，副产物增多，产率下降。本发明针对碳正离子易重排的特点，采用混合路易斯酸改进反应条件，除无水三氯化铝或无水氯化锌等路易斯酸催化剂外，加入适量的无机酸。所述的无机酸包括浓硫酸、磷酸或多聚磷酸，以浓硫酸和多聚磷酸为佳。反应中混合路易斯酸使用催化量，为2，3-二甲基-1-丁烯用量的10～20mol％，其中无机酸和路易斯酸的比例以0.1～0.5∶1为宜。反应所用的溶剂通常有烃类化合物，如环己烷，正己烷，苯或甲苯等；卤代物如二氯甲烷，二氯乙烷，氯苯，溴苯等。以烷烃，芳香烃等烃类化合物为佳，如环己烷，苯或其混合物。
使用混合路易斯酸催化剂可以使反应在0℃～室温的条件下顺利进行，一般不超过35℃。操作简单，也提高了反应的选择性和产率。
中间体HMT通过傅-克酰基化反应，转化为目标产物AHMT。本发明所提供的乙酰化方法为：首先在反应介质中加好路易斯酸，而后依次滴加乙酰化试剂和HMT的溶液，搅拌至反应完成。路易斯酸可以是无水三氯化铝或无水氯化锌等，以无水三氯化铝为佳，它需略过量使用，为中间体HMT用量的1.1～1.5mol。乙酰化试剂是乙酰氯，它的用量也控制在HMT的1.1～1.5mol。
本发明中傅-克酰基化反应的介质为含杂原子取代基的化合物，有二氧六环、四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺等，并以醚类溶剂效果为佳。这是由于醚类溶剂极性介于卤代烃类溶剂和烷烃类溶剂之间，可以使原料和产物充分溶解。溶剂在常规后处理后，通过常压蒸馏即可回收，回收率在90％以上，较好的解决了溶剂对环境可能造成的污染。
本发明通过两步反应完成吐纳麝香的合成，以接近85％的总产率得到纯度≥98％的吐纳麝香，本发明所作的技术改进具有操作简便，条件温和，副反应少，产率高等特点。
具体实施方式
实施例1
2000mL三颈瓶中加入200mL环己烷，20g(0.15mol)无水三氯化铝和5g多聚磷酸，剧烈搅拌下缓慢滴加268g(2mol)对伞花烃，84g(1mol)2，3-二甲基-1-丁烯和105g(1.1mol)叔丁基氯的混合液。水浴冷却，反应温度不超过35℃，2～3h滴加完后，继续反应0.5h。将反应混合物倒入冰水中，与水层分离后，有机层用10％碳酸钠水溶液洗至中性。除去溶剂并减压蒸馏，收集110～115℃/3mmHg馏分，得175～188g(产率80～87％)产物HMT，熔点65～67℃。根据反应的需要，产物可以进一步用乙醇重结晶纯化。
实施例2
500mL三颈瓶中加入50g苯和50g环己烷，10g无水三氯化铝和2g浓硫酸，剧烈搅拌下滴加108g(0.8mol)对伞花烃，20g(0.25mol)2，3-二甲基-1-丁烯和28g(0.3mol)叔丁基氯的混合液，反应温度不超过35℃。滴完继续反应0.5～1h。将反应液倒入冰水。分去水相，有机相用10％的碳酸钠溶液洗至中性，干燥。回收溶剂后减压蒸馏，得42g(产率78％)HMT。产物可以用乙醇重结晶。
实施例3
500mL三颈瓶中加入100mL氯苯和10g无水三氯化铝和2g多聚磷酸，剧烈搅拌混合均匀后滴加108g(0.8mol)对伞花烃，20g(0.25mol)2，3-二甲基-1-丁烯和28g(0.3mol)叔丁基氯的混合液，控制反应温度为15～20℃。滴完继续反应0.5～1h。将反应液倒入冰水。分去水相，有机相用10％的碳酸钠溶液洗至中性，干燥。回收溶剂后减压蒸馏，得38g(产率70％)HMT。
实施例4
1000mL三颈瓶中加入250mL甲基叔丁基醚和160g(1.2mol)AlCl3，低于20℃缓慢加入94g(1.2mol)乙酰氯，然后滴加225g(1mol)HMT的甲基叔丁基醚溶液，滴加完毕后继续反应2h。然后将反应物倒入冰水中，分出有机层，水相用甲基叔丁基醚(3×50mL)萃取，有机相用饱和碳酸氢钠洗涤至中性。干燥，回收溶剂后减压蒸馏，收集140～145℃/3mmHg的馏分，产物AHMT的产率接近定量，纯度≥98.5％。mp55.5～56.8℃，1H NMR(400MHz，CDCl3)δ：7.65(s，1H)，7.21(s，1H)，2.62(s，3H)，2.49(s，3H)，1.93-0.98(m，18H)ppm.
实施例5
500mL三颈瓶中加入50mL四氢呋喃和16g(0.12mol)AlCl3，低于20℃缓慢加入9g(0.12mol)乙酰氯，然后滴加22.5g(0.1mol)HMT的甲基叔丁基醚溶液，滴加完毕后继续反应3h。然后将反应物倒入冰水中，分出有机层，水相用乙醚(3×30mL)萃取，有机相用饱和碳酸氢钠洗涤至中性。干燥，除去溶剂后减压蒸馏，收集140～145℃/3mmHg的馏分，得22g(产率92％)AHMT。

Claims (2)

1.一种合成吐纳麝香的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)制备中间体HMT：将原料对异丙基甲苯与2，3-二甲基-1-丁烯和叔丁基氯的溶液滴加到混合路易斯酸和溶剂的混合物中，2～3小时滴加完毕，继续室温反应0.5～1小时，生成中间体HMT；
其中对异丙基甲苯与2，3-二甲基-1-丁烯的摩尔比为1.5～5∶1；叔丁基氯与对2，3-二甲基-1-丁烯的摩尔比为1.1～1.5∶1；所述混合路易斯酸是由路易斯酸和适量无机酸组成，无机酸与路易斯酸的比例为0.1～0.5∶1，路易斯酸是无水三氯化铝或无水氯化锌，无机酸采用浓硫酸、磷酸或多聚磷酸；所述溶剂为烷烃或芳香烃烃类化合物；
(2)中间体HMT经分离纯化后进一步进行傅-克酰基化反应：在反应介质中加入路易斯酸，室温下依次滴加乙酰化试剂和HMT溶液，滴加完后继续搅拌直至反应完成，时间为1～3小时，最终得到目标产物吐纳麝香；
其中所述反应介质为为含杂原子取代基的化合物，路易斯酸为无水三氯化铝或无水氯化锌，其用量为中间体HMT的1.1～1.5mol；乙酰化试剂采用乙酰氯，其用量为HMT的1.1～1.5mol。
2.根据权利要求1握权豪气合成吐纳麝香的方法，其特征在于所述反应介质为二氧六环、四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺。
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